自然生物膜对面源污水中氮磷去除的研究进展

面源污染负荷在一些区域已经成为地表水体的第一大污染源,如何有效削减污染水体中氮磷污染负荷已成为重要科学问题之一。自然生物膜是生长在淹水固体表面的微生物群落及其与周边非生物物质交织在一起的聚集体,广泛分布于水土界面环境中,具有很强的环境适应性,能有效去除水相中的污染物,因此,近些年被广泛应用于污水净化。综述了自然生物膜去除氮(反硝化、吸收、氨挥发和吹脱)和磷(吸收降解、吸附、共沉淀)的机制,并探讨了其影响因素;总结了近年发展迅速的新型功能材料耦合自然生物膜提升氮磷去除效率的主要进展。最后,展望了将自然生物膜与不同类型生态工程相结合并应用于大尺度污染水体净化与生态修复的前景。该综述可为自然生物膜及其类似微生物聚集体净化污水以及自然生物膜群落结构优化和功能化研究方面提供理论参考。     

太湖地区两种典型水产养殖系统CH_4排放研究

水产养殖系统是大气CH4重要的人为源,位于中国东南部的太湖地区是水产养殖最活跃的地区之一,但CH4排放原位监测数据比较缺乏,对水产养殖系统温室气体排放进行原位观测,有助于降低当前湿地生态系统温室气体排放估算的不确定性,可为进一步准确估算全球温室气体排放清单提供数据支撑和依据。为了比较太湖地区两种典型水产养殖系统CH4排放规律,探明其影响因素,以混养鱼塘和蟹塘两种具有代表性的水产养殖系统为研究对象,于2016年3月—2017年3月采用漂浮箱(淹水期)和静态箱(排水期)结合气相色谱法监测其CH4排放通量。结果表明,水产养殖系统中CH4排放主要集中在淹水时期,其排放通量与沉积物温度(t)、沉积物溶解有机碳(DOC)和水体溶解氧浓度(DO)呈显著相关(P0.05)。混养鱼塘和蟹塘CH_4累积排放量分别为64.4 kg·hm~(-2)和51.6 kg·hm~(-2),差异显著(P0.05)。水生植物(伊乐藻Elodea nattalii)显著影响蟹塘CH_4排放,有水生植物覆盖区域CH4排放量较无水生植物覆盖区域高14%(P0.05)。与混养鱼塘相比,蟹塘单位收入的甲烷排放所引起净温室效应(NEB-scale·GWP-CH_4)提高了80%,达到显著水平(P0.05)。以上结果表明,在评估区域温室气体排放清单时应考虑水产养殖池塘的类型。     

镉和温度预暴露对小麦吸收镉的影响（Uptake of Cadmium by Wheat（Triticum aestivum） as Affected by Pre-Exposure to Cadmium and Temperature）

土壤中重金属Cd污染是一个累积过程,污染历史会影响植物对土壤中Cd的吸收. 近年来,随着全球气候的变暖,温度对Cd的生物有效性的影响日益引起关注. 通过模拟土壤溶液,研究了Cd的浓度、温度和预暴露时间对小麦吸收Cd的影响. 小麦在浓度为0.01和0.1μmol·L-1的Cd中经过不同时间的预暴露后进行6h的短期吸收实验. 结果发现,经1d预暴露后,小麦根部吸收Cd的量有增加趋势,这说明Cd对小麦产生了刺激作用,小麦地上部分的含Cd量也有所增加但不显著. 经5d预暴露后,小麦对Cd产生了抗性,这使得小麦根部降低了对Cd的吸收量;并且当Cd为0.1μmol·L-1时,根部Cd吸收量的降低最为明显;由于Cd从根部向地上部迁移是一个复杂的生理过程,预暴露对地上部分Cd含量的影响没有根具有规律性;经过37℃高温胁迫4h后,小麦根部及地上部分的Cd含量减少高达40%;预暴露和高温共同作用后,其减少量更多,这说明预暴露和高温共同作用能够减少小麦对Cd的吸收量.     

N235萃取含盐酸性废水中的盐酸

以N235为萃取剂、甲苯为稀释剂萃取模拟含盐酸性废水(简称废水)中的盐酸。最佳实验条件为:振荡时间20 min,初始废水中盐酸浓度0.75～2.45 mol/L,V(N235):V(N235+甲苯)=0.3～0.7,V(N235+甲苯):V(废水)=0.5～1.0。在初始废水中盐酸浓度为1.00 mol/L、不含无机盐、V(N235):V(N235+甲苯)=0.4、V(N235+甲苯):V(废水)=1.0的条件下,振荡20 min后萃取液中盐酸浓度为0.80 mol/L、n(盐酸):n(N235)=0.88。当废水中氯化钠浓度大于2.0 mol/L时,氯化钠的加入对N235萃取盐酸有促进作用;硫酸钠的加入对N235萃取盐酸具有抑制作用。     

稻季土壤溶液中微量元素浓度对大气CO2浓度升高的响应

利用中国稻/麦轮作FACE（Free Air Carbon-dioxide Enrichment）试验平台,研究大气CO2浓度升高（比周围大气高200μmol·mol-1）对2007年稻季各生育期不同深度土壤溶液微量元素质量浓度影响。结果表明,大气CO2浓度升高对不同深度土壤溶液微量元素质量浓度的影响在不同生育期有所差异;尽管大多未达显著水平,大气CO2浓度升高表现出增加不同层次土壤溶液微量元素质量浓度的趋势,对土壤溶液Fe质量浓度增加程度尤为明显;从整个生育期看,FACE对土壤溶液Fe质量浓度增加幅度在5、15、30、60和90cm处分别为47.6%,36.3%,7.6%,37.0%和201.8%。大气CO2浓度升高对稻田土壤溶液微量元素质量浓度的长期影响需要进一步深入研究。     

海南热带橡胶园土壤易氧化有机碳空间变异特征研究

为了解热带橡胶园土壤活性有机碳状况,采集了海南全岛13个不同胶园土壤,用高锰酸钾氧化-比色法测定了土壤易氧化有机碳质量分数,分析了其影响因素。结果表明,海南橡胶园土壤易氧化有机碳质量分数平均为2.70 g.kg-1（以C计）,变化在0.92~6.82 g.kg-1之间,变幅达到641%。易氧化有机碳质量分数与土壤有机质、全磷和全氮显著正相关,同时受成土母质的强烈影响,玄武岩发育的土壤最有利于易氧化有机碳累积,砂页岩和花岗岩次之,而变质岩和浅海沉积物形成的土壤易氧化有机碳质量分数较低。土壤易氧化有机碳质量分数也受气候强烈影响,随湿度降低而下降。     

改性长石对磷的吸附热力学和动力学研究

在500℃下对甘肃长石进行2 h煅烧,得到改性长石。通过批平衡实验,研究了改性长石对磷的吸附热力学和动力学性能。结果表明：改性长石对磷的吸附等温线符合Freundlich方程,且温度越高,吸附量越大。同时,在60 min内即可对10 mg/L磷溶液达到吸附平衡,改性长石对磷的吸附动力学符合准二级吸附动力学模型,主要是以化学吸附为主。     

长江三角洲地区城市污泥的综合生物毒性研究

运用发光细菌法对我国长江三角洲地区16个城市中54个污泥样品的综合急性生物毒性进行了测定,并以毒性较为稳定的HgCl2作为参比毒物,以发光细菌抑光率、相当标准毒物HgCl2质量浓度及百分数等级比较法毒性划分标准评价城市污泥的毒性。结果表明,供试的不需稀释测定毒性的城市污泥中,有13个是剧毒的,占样品总数30．95％;需稀释测定毒性的城市污泥中,毒性等级为Ⅰ级的8个,占样品总数66．67％。长江三角洲地区城市污泥大部分有较高的综合急性生物毒性,这与含多种高量的有毒重金属有关。城市污泥对发光细菌毒性的大小与城市污泥来源、污水处理工艺及污泥类型等因素有关。上海地区的污泥毒性大于江苏和浙江地区;42个毒性较小的污泥中,大部分氧化沟处理的城市污泥的毒性要大于A^2／O（厌氧-缺氧／好氧）处理的,12个毒性较大的污泥中处理工艺多为活性污泥处理与A^2／O处理;大部分以生活污水和混流污水为主的城市污泥毒性要高于以工业污水为主的城市污泥。     

蚯蚓(Eisennia foetida)对玉米根际As、P形态转化及其吸收的影响

从湖南省石门县的As矿区附近采集不同程度As污染的农田土壤,通过盆栽添加秸秆和接种蚯蚓等处理来研究蚯蚓对玉米根际As、P形态转化及其吸收的影响,10周后收获玉米,测定了玉米生物量、体内As、P含量以及根际土壤中As、P形态.结果发现,与对照相比,不论土壤含As浓度高低,接种蚯蚓或同时施加秸秆增加玉米地上部和地下部的生物量,最高分别高出对照149％和222％.在中、高As土壤中,玉米地下部As浓度是蚯蚓和同时添加秸秆处理中最高,地上部是单接蚯蚓处理高于单施秸秆处理.不同As浓度下,地下部P浓度是单接蚯蚓处理的最高,地上部是单施秸秆处理的最高.逐级提取法分析根际土壤As、P形态表明,低As土壤中Ca-P影响玉米吸收As（r=0.981）,中、高As土壤中晶态的Fe、Al水合氧化物态As不利于玉米吸收Al-P,相关性系数分别为0.953、0.997.接种蚯蚓或同时施加秸秆,促进根际土壤中非专性吸附态的、Fe和Al结合态的As形态含量以及O-P含量升高,在中、高As土壤中效果更明显.     

气-水界面对病毒静态吸附实验结果的影响

气-水界面存在可能导致不能正确评价土壤对病毒的静态吸附能力.本研究通过室内一次平衡法实验,比较分析气-水界面对噬菌体MS2在不同处理（非灭菌/灭菌）的不同土壤中的吸附实验结果影响,同时评价不同程度气-水界面对没有土壤存在时的病毒回收率影响.结果表明,气-水界面存在对吸附实验结果的影响在砂质潮土上最为明显,其次为红壤土,而在红粘土上的影响几乎可忽略,这可能与土壤本身吸附/致死病毒的能力不同有关;土壤灭菌后进一步加剧气-水界面对砂质潮土吸附实验结果的偏差,而在红壤土上则有减弱趋势.气-水界面存在显著降低空白实验病毒回收率,其降低趋势随气-水界面的增加而加剧,当加入土壤后,土壤颗粒有可能阻止病毒接近气-水界面或改变病毒吸附在固-液-气界面的力量,因而气-水界面存在时的空白实验结果并非为真正的空白实验结果,这可能是导致气-水界面引起静态吸附实验结果偏差的主要原因.